共用方式為

x86 架構

  • 發行項

Intel x86 處理器使用複雜的指令集電腦 （CISC） 架構，這表示有少量的特殊用途緩存器，而不是大量的一般用途緩存器。 這也表示複雜的特殊用途指示將佔主導地位。

x86 處理器的歷史可以至少追溯到 8 位元的 Intel 8080 處理器。 x86 指令集中的許多特點是由於與該處理器的回溯相容性（以及其 Zilog Z-80 變體）。

Microsoft Win32 在 32 位平面模式中使用 x86 處理器，。 本文件將僅關注於平面模式。

寄存器

x86 架構包含下列不具特殊許可權的整數緩存器。

eax

蓄電池

ebx

基底暫存器

ecx

計數器暫存器

edx

資料暫存器 - 可用於 I/O 連接埠存取和算術功能

esi

源索引暫存器

edi

目的地索引緩存器

ebp

基底指標暫存器

esp

堆疊指標

所有整數緩存器都是32位。 不過，其中許多都有16位或8位子暫存器。

x

低 16 位元的 eax

bx

低16位的 ebx

cx

低16位的 ecx

dx

較低的 16 位 edx

si

低16位元的 esi

di

低 16 位的 edi

bp

低16位的 ebp

sp

低16位元的 esp

al

低8位的 eax

啊

高 8 位元的 ax

bl

低8位的 ebx

bh

高8位的 bx

cl

低8位元的 ecx

ch

高8位的 cx

dl

低 8 位 edx

dh

高 8 位的 dx

在子登錄上操作只會影響子登錄，而且子登錄外部的所有元件都不會受到影響。 例如，將值儲存至 ax 暫存器時，會使 eax 暫存器的高 16 位保持不變。

使用 時？（Evaluate Expression） 命令，緩存器應前面加上 “at” 符號（@ ）。 例如，您應該使用 ？@ax 而不是 ？ax。 這可確保調試程式會將 ax 辨識為緩存器，而不是符號。

不過，r （Registers） 命令中不需要 （@） 。 例如，r ax=5 一律會正確解譯。

另外兩個緩存器對於處理器的目前狀態很重要。

eip

指令指標器

旗標

旗幟

指令指標是所執行指令的位址。

旗標暫存器是單一位旗標的集合。 許多指示會改變旗標來描述指示的結果。 然後，這些旗標可以透過條件式跳躍指示進行測試。 如需詳細資訊，請參閱 x86 旗標。

呼叫慣例

x86 架構有數個不同的呼叫慣例。 幸運的是，它們都遵循相同的寄存器保存和函式返回規則：

  • 函式必須保留所有暫存器，除了 eax、ecx和 edx之外，這些暫存器可以在函式呼叫中被更改，而 esp則必須依照呼叫慣例進行更新。

  • 如果結果為 32 位或更小，則 eax 快存器會收到函式傳回值。 如果結果為64位，則結果會儲存在 edx：eax 組中。

以下是 x86 架構上所使用的呼叫慣例清單：

  • Win32 （__stdcall）

    函式參數會在堆疊上傳遞、由右至左推入，而被呼叫者會清除堆疊。

  • 原生C++方法呼叫 （也稱為 thiscall）

    函式參數會在堆疊上傳遞，由右至左推入，“this” 指標會傳入 ecx 暫存器，而被呼叫者會清除堆疊。

  • COM （__stdcall 用於 C++ 方法呼叫）

    函式參數透過堆疊傳遞，以右至左順序推入，接著將“this”指標推入堆疊，最後呼叫函式。 被呼叫者會清除堆疊。

  • __fastcall

    前兩個 DWORD 或較小的參數會傳入 ecx 和 edx 暫存器中。 其餘參數會在堆疊上傳遞，從右至左壓入。 由被呼叫端負責清除堆疊。

  • __cdecl

    函式參數會在堆疊上傳遞，從右到左依次推送，而呼叫端負責清理堆疊。 __cdecl 呼叫慣例會用於具有可變長度參數的所有函式。

偵錯工具顯示暫存器和標誌位

以下是除錯程式暫存器顯示的範例：

eax=00000000 ebx=008b6f00 ecx=01010101 edx=ffffffff esi=00000000 edi=00465000
eip=77f9d022 esp=05cffc48 ebp=05cffc54 iopl=0         nv up ei ng nz na po nc
cs=001b  ss=0023  ds=0023  es=0023  fs=0038  gs=0000             efl=00000286

在使用者模式偵錯中，您可以忽略 iopl，以及調試程序顯示的完整最後一行。

x86 旗標

在上述範例中，第二行結尾的兩個字母代碼是旗標。 這些是單一位緩存器，而且有多種用途。

下表列出 x86 旗標：

旗幟代碼 旗標名稱 價值 旗標狀態 描述
的 溢位旗標 0 1 nvov 無溢位 - 發生溢位
df 方向旗標 0 1 updn 向上方向 - 向下方向
如果 中斷旗標 0 1 diei 中斷已停用 - 中斷已啟用
sf 簽署旗標 0 1 plng 正數 （或零） - 負數
zf 零旗標 0 1 nzzr 非零 - 零
af 輔助攜帶旗標 0 1 naac 無輔助攜帶 - 輔助攜帶
pf 同位旗標 0 1 pepo 同位奇數 - 同位偶數
cf 攜帶旗標 0 1 nccy 無攜帶 - 攜帶
tf 陷阱旗標 如果 tf 等於 1，處理器會在執行一個指令之後引發STATUS_SINGLE_STEP例外狀況。 調試程式會使用此旗標來實作單一步驟追蹤。 它不應該由其他應用程式使用。
iopl I/O 許可權等級 I/O 許可權等級 這是兩位整數，其值介於零和 3 之間。 操作系統會使用它來控制硬體的存取。 應用程式不應該使用它。

當暫存器在除錯命令視窗中由某些命令顯示時，顯示的是 旗標狀態。 不過，如果您想要使用 r （Registers） 命令來變更旗標，您應該透過 旗標程式代碼來參考它。

在 WinDbg 的暫存器視窗中，旗標用來檢視或改變旗標。 不支援旗標狀態。

以下是範例。 在上述暫存器顯示中，旗標狀態 ng 顯示。 這表示符號旗標目前設定為 1。 若要變更此動作，請使用下列命令：

r sf=0

這會將符號旗標設定為零。 如果您執行另一個寄存器顯示， 狀態碼將不會出現。 相反地，會顯示 pl 狀態代碼。

[標誌旗標]、[零旗標] 和 [攜帶旗標] 是最常用的旗標。

條件

條件 描述一或多個旗標的狀態。 x86 上的所有條件式作業都會以條件表示。

組合器會使用一或兩個字母縮寫來表示條件。 條件可以透過多個縮寫來表示。 例如，「AE」（大於或等於）與「NB」（不低於）是相同的條件。 下表列出一些常見條件及其意義。

條件名稱 標誌 意義

Z

ZF=1

最後一個作業的結果為零。

紐西蘭

ZF=0

上次操作的結果不是零。

C

CF=1

上次作業需要攜帶或借用。 （對於不帶正負號的整數，這表示溢位。

數控

CF=0

上次作業不需要攜帶或借用。 （對於不帶正負號的整數，這表示溢位。

S

SF=1

上次操作的結果其高位元已設定。

NS

SF=0

最後一個操作的結果其最高位被清除。

O

OF=1

當被視為帶正負號的整數作業時，最後一個作業會造成溢位或下溢。

不

OF=0

當被視為帶正負號的整數作業時，最後一個作業不會造成溢位或下溢。

條件也可以用來比較兩個值。 cmp 指令會比較其兩個操作數，然後設定旗標，就像從另一個操作數減去一個操作數一樣。 下列條件可用來檢查 cmpvalue1的結果，value2。

條件名稱 標誌 CMP 作業之後的意義。

E

ZF=1

value1 == value2。

NE

ZF=0

value1 ！= value2。

GE NL

SF=OF

value1>= value2。 值會被視為帶正負號的整數。

LE NG

ZF=1 或 SF！=OF

value1<= value2。 值會被視為帶正負號的整數。

G NLE

ZF=0 和 SF=OF

value1>value2。 值會被視為帶正負號的整數。

L NGE

SF！=OF

value1<value2。 值會被視為帶正負號的整數。

AE NB

CF=0

value1>= value2。 值會被視為不帶正負號的整數。

BE NA

CF=1 或 ZF=1

value1<= value2。 值會被視為不帶正負號的整數。

A NBE

CF=0 和 ZF=0

value1>value2。 值會被視為不帶正負號的整數。

B NAE

CF=1

value1<value2。 值會被視為不帶正負號的整數。

條件通常用來作用在 cmp 或 test 指令的結果上。 例如

cmp eax, 5
jz equal

藉由計算表達式（eax - 5），並根據結果設定標誌，對比 eax 暫存器與數字 5。 如果減法的結果為零，則會設定 zr 旗標，並且 jz 條件將成立，因此會發生跳轉。

數據類型

  • 位元組：8 位

  • 字組：16 位元

  • dword：32 位元

  • qword：64 位元（包含雙精度浮點數）

  • tword：80 位元（包括浮點擴展雙精度數）

  • oword：128 位

表示法

下表指出用來描述彙編語言指示的表示法。

表示法 意義

rr1r2...

暫存器

m

記憶體位址 （如需詳細資訊，請參閱後續尋址模式一節。

#n

即時常數

r/m

暫存器或記憶體

r/#n

暫存器或立即常數

r/m/#n

緩存器、記憶體或即時常數

cc

上述 [條件] 區段中所列的條件代碼。

T

“B”、“W” 或 “D”（位元組、單字或雙字組）

accT

大小 T 累積器：al 如果 T = “B”；ax 如果 T = “W”；eax 如果 T = “D”

尋址模式

有不同的尋址模式，但它們全都採用 T ptr [expr]的形式，其中 T 是一些數據類型（請參閱先前的數據類型一節），expr 是涉及常數和緩存器的一些表達式。

大部分模式的表示法可以推斷，而不需要太多困難。 例如，BYTE PTR [esi+edx*8+3] 表示「取得 esi 暫存器的值，將其加上 edx 暫存器的值的八倍，再加上三，然後存取結果位址的位元組」。

流水線

Pentium 是雙發射架構，這表示它可以在一個時鐘周期內執行最多兩個指令。 然而，當它能夠同時執行兩個動作的規則，即所謂的 配對，是非常複雜的。

因為 x86 是 CISC 處理器，因此您不必擔心跳躍延遲插槽。

同步記憶體存取

載入、修改和儲存指令可以接收 鎖定 前綴，這會將指令修改為如下所示：

  1. 發出指令之前，CPU 會排清所有擱置中的記憶體作業，以確保一致性。 系統會放棄所有數據預先擷取。

  2. 發出指示時，CPU 將具有總線的獨佔存取權。 這可確保載入/修改/儲存作業的原子性。

每當 xchg 指令與記憶體交換值時，就會自動遵守先前的規則。

所有其他指示預設為非鎖定。

跳躍預測

預計會採用無條件跳躍。

條件式跳躍會根據上次執行時是否被採用，預測在這次會被採用或不被採用。 錄製跳躍歷程記錄的快取大小有限。

如果 CPU 沒有記錄上次執行時條件式跳躍是否被採用，它會預測回溯條件式跳躍為採用，而前向條件式跳躍為不採用。

對齊

x86 處理器會自動更正未對齊的記憶體存取，但這會導致效能下降。 不會引發例外狀況。

如果位址是物件大小的整數倍數，則記憶體存取被視為對齊。 例如，所有 BYTE 存取都會對齊（所有專案都是 1 的整數倍數）、連位址的 WORD 存取都對齊，而 DWORD 位址必須是 4 的倍數才能對齊。

鎖定 前綴不應用於未對齊的記憶體存取。

另請參閱

x64 架構

X86-64 Wikipedia